水煤浆气化装置事故统计分析

金满平，韩忠明，何文忠，孙 峰，徐 伟，石 宁

(1.中国石化安全工程研究院，山东青岛 2661012.中国石化长城能源化工有限公司，北京 1001203.中国石化长城能源化工(宁夏)有限公司，宁夏灵武 751400)

水煤浆气化装置事故统计分析

金满平1，韩忠明2，何文忠3，孙 峰1，徐 伟1，石 宁1

(1.中国石化安全工程研究院，山东青岛2661012.中国石化长城能源化工有限公司，北京1001203.中国石化长城能源化工(宁夏)有限公司，宁夏灵武751400)

基于102起水煤浆气化装置事故统计数据，从事故类型、事故发生位置、事故造成后果等方面进行分析，结果表明：设备事故和操作事故是水煤浆气化装置事故主要类型；发生事故较多的装置部位主要有高压煤浆泵、中控DSC、气化炉煤浆管线、气化炉烧嘴、氧气调节阀、棒磨机和洗涤塔等；事故造成的后果主要为气化炉停车和气化炉跳车，设备设施有缺陷、违反操作规程或劳动纪律以及误操作是导致事故的重要原因。结合事故原因，从落实企业安全生产主体责任、提升本质化安全水平、提高事故应急救援能力等方面提出了预防和控制水煤浆气化装置事故的对策建议。

水煤浆 气化装置 事故 统计 分析

1 引言

水煤浆气化是一种以煤和氧气或空气为原料，经过气化反应，将煤炭等其他含碳可燃固体资源转化为清洁的以CO和H2为主要组分的粗合成气，进而用于生产各类化工产品的工艺，是目前清洁、高效利用煤炭资源的主要途径之一，可用于生产工业和民用燃料气、化工原料气、煤气联合循环发电、燃料电池、液体电池等，应用领域非常广泛[1]。目前比较先进的煤气化技术有Texaco水煤浆气化技术、Shell干法粉煤加压气化技术和GSP煤粉加压气化技术等[2]。

由于水煤浆气化工艺气化温度高达1 300～1 400 ℃，反应压力在2.7～8.7 MPa不等，反应过程中涉及高温、高压、易燃、易爆、有毒等有害因素，同时该反应还具有工艺流程长、操作难度大等特点，如果条件控制不当，极易发生事故。如2005年4月14日，安徽省某公司水煤浆气化空分装置氧气管道发生爆炸，造成7人死亡。2008年2月13日，南京大化德士古水煤浆气化装置煤浆管线和氧气管线爆炸事故，造成1人死亡，多人受伤。2015年3月3日内蒙古天润化肥股份有限公司高温高压气体灼烫冲击和高处坠落事故，造成3人死亡，直接经济损失600多万元。对于水煤浆气化装置事故分析，国内有学者进行了事故分析与事故原因调查[3～6]，提出了避免事故发生的预防措施和应急预案。本文以统计的102起水煤浆气化装置事故资料为依据，研究分析水煤浆气化装置事故的发生特点，提出事故防范对策。

2 事故总体情况分析

2.1 事故类型分析

按照造成事故发生的主要原因将事故类别分为设备缺陷、设备材质缺陷、设计选型有误、误操作、电力系统故障、原料质量下降和违规操作事故等，图1为不同类型事故占所有事故起数百分比。

图1 不同类型事故起数所占比例

由图1可以看出，发生事故起数较多的是设备缺陷事故、违规操作和误操作事故，设备事故一般由设备选型有误和设备材质缺陷引起，而操作事故大多是由误操作或是违规操作引发。因此，做好设备和设备材质的选型和定期维护以及对操作人员进行有效的培训考核和监督管理是防范事故发生的重点工作。

2.2 事故发生部位分析

图2为水煤浆气化装置事故发生部位的统计分析。

图2 发生事故部位统计分析

可以看出，发生事故最多的是高压煤浆泵，在总共102起事故中共发生了14起，占到事故总起数的约14%；而发生事故较多的包括中控DSC、气化炉煤浆管线、气化炉烧嘴、氧气调节阀、棒磨机和洗涤塔部分，这些位置存在着高温、高压、易燃、易爆、有毒等危险因素，操作过程也较为复杂，是事故防范的重点位置。

2.3 事故造成后果分析

图3为水煤浆气化装置事故造成后果的统计分析。

图3 事故造成后果分析统计

由图3可知，发生次数最多的事故是气化炉停车，共发生46次；其次是气化炉跳车，共发生21次。而其他造成的后果数量均不超过5次，所占比例较小。由此可知，水煤浆气化装置一旦发生事故，很容易造成气化炉停车或跳车，给企业的正常生产造成影响。因此，有必要对水煤浆气化装置发生事故的原因，尤其是造成气化炉停车和跳车的事故原因进行深入分析，提出科学、合理的安全防控措施，以避免因事故造成装置停车、停产。

3 事故原因分析

图4、图5分别为不同类型事故在造成气化炉停车和气化炉跳车的事故中所占比例。可以看出，在气化炉停车事故和气化炉跳车事故中，由设备缺陷造成事故发生所占比例最大，其次是违规操作和误操作。表1～表3分别为针对设备缺陷、违规操作和误操作的装置发生部位及造成事故的具体原因统计分析结果。

图4 气化炉停车事故原因统计分析

4 水煤浆气化装置事故预防措施

4.1 气化炉

a)加强中控和现场检测巡检，异常情况及时汇报处理。

b)对烧嘴质量严格把关，提高安装质量，定期更换八角垫。

图5 气化炉跳车事故原因统计分析

表1 设备缺陷造成事故发生部位及原因分析

表2 违规操作造成事故发生部位及原因分析

表3 误操作造成事故发生部位及原因分析

c)严控入炉煤质量，灰分应不大于20%。

d)气化炉法兰连接处垫片应使用正式金属缠绕垫。

e)热电偶与耐火砖之间的空隙一定要用耐火石棉填实。

f)针对熔渣堵塞渣口和熔渣被抽落问题，当因渣口小造成回火时，应停止烘炉，处理渣口，渣口处理好后，继续升温。或减小燃料气而加大抽引，暂时不控制炉温，看是否能将渣口熔渣抽落。

4.2 液位计

a)现场和中控定期校对液位计等仪表，发现液位指示不准或不灵敏及时联系仪表进行调校处理。

b)杜绝液位高限操作。

c)玻璃板液位计应定期加冲洗水。

4.3 氧气调节阀

a)加强氧管线脱脂、静电、设备等检查维护，建议增加氮保护压力表。

b)对最低跳车流量下的阀位进行限位，设置阀门动作限幅器。

4.4 中控DCS

a)出现DCS全部死机时应立即停车，保存关键参数以便死机时参考，有关安全联锁不得随意摘除，及时联系计算机维修人员，消除隐患。

b)及时消除与工艺操作无关的报警信号。

c)对于一些重要阀门要使用步进键逐步调节。

d)有机玻璃罩将PLC模拟屏上每套装置气化炉联锁按钮部分罩住。

4.5 中变工段

变换管道材质应使用普通20#碳钢，对管道加强监测，并定期测试壁厚。

4.6 破渣机

a)定期检查轴封水量和清过滤器。

b)必要时停车检修，避免长时间不排渣。

c)增加密封水压力报警，对破渣机叶轮质量进一步分析改进。

4.7 捞渣机

a)试车前必须确认到位，规范试车、安全试车。

b)加强设备管理，设备或仪表出现的误差或故障，应做好防范工作。

4.8 锁斗系统

手动排渣必须逐步确认，投料前中控统一指挥，主操作与技术员进行共同确认后，才能投料。

4.9 棒磨机

a)严格执行设备润滑管理规定，保证润滑质量。

b)轴承箱油位视镜应彻底清洗干净，保证透明、清晰。

c)电机两端滑动轴承加测温计测量轴瓦温度，随时掌握轴瓦温度。

d)定期对电机特别是大型机组的电机作定期检查或维修。

4.10高压煤浆泵

a)对煤浆系统的腐蚀问题应引起高度重视，制定措施。

b)煤浆泵缸不打量时，应摘联锁、减氧同时进行，再配合提高煤浆泵转速。

c)冬季要注意阀门防冻，隔膜应定期更换。

d)煤浆浓度不能控制太低(易漏)。

4.11洗涤塔

a)定期检查现场导淋排放管及支架的情况，作必要的加固及更换。

b)停车后彻底清洗黑水管线。

c)设置具有防水性能的洗涤塔循环泵电机接线盒。

4.12除氧水泵

a)设置“供油压低，主电机跳车”联锁。

b)严格监控水泵及油泵的运行情况。

4.13空分界区阀

加强对阀门的监控力度，禁止闲杂人员随便出入装置区，根据实际情况做好阀门的保护工作。

4.14其他

a)加强操作工业务水平知识培训，提高操作水平。

b)加强职工的业务素质培训，反习惯性违章行为，检修项目要有专人负责和协调。

c)加强管理，提高操作人员责任心和业务水平及判断、处理事故能力。

5 建议

a)落实煤化工企业安全生产主体责任，依靠科技进步，提升生产工艺和设备、设施的本质安全化水平。严格安全培训，落实安全生产责任制，积极治理“三违”，实施安全标准化达标。

b)加强对水煤浆气化装置事故多发位置、多发时间的安全监管，重点加强对存在高温、高压、易燃、易爆、有毒等危险因素工艺环节的安全监管和监控，建立水煤浆气化装置事故风险防控体系。

c)完善水煤浆气化装置事故应急救援预案和应急救援体系，提高企业的事故应急处置能力，普及安全知识，提高煤化工企业从业人员的自我防护能力。

[1] 余海清.水煤浆气化工艺过程的模拟研究与分析[J].山东化工，2011, 40(7):20-23.

[2] 夏鲲鹏,陈汉平,王贤华,等.气流床煤气化技术的现状及发展[J].煤炭转化,2005,28(4):69-73.

[3] 孟祥忠.褐煤水煤浆气化下降管三次损坏事故总结[J].价值工程,2014,33(29):294-295.

[4] 李永清.煤化工火灾爆炸事故原因调查[J].武警学院学报,2014,30(6):84-87.

[5] 依成化.水煤浆气化装置事故分析及处理[J].煤化工,2009,37(6):31-33.

[6] 孟现政,尚阳锋,李滨.煤化工设备事故因素的分析与控制[J].化工管理,2014(32):71.

StatisticalAnalysisofCoal-waterSlurryGasifierAccidents

Jin Manping1, Han Zhongming2, He Wenzhong3, Sun Feng1, Xu Wei1, Shi Ning1

(1.SINOPEC Research Institute of Safety Engineering, Shandong, Qingdao, 266101 2.SINOPEC Changcheng Energy Chemical industry Co., Ltd., Beijing, 100120 3.SINOPEC Changcheng energy chemical (Ningxia) industry Co., Ltd., Ningxia, Lingwu, 751400)

Based on the statistics of 102 coal-water slurry gasifier accidents, a detailed accident analysis is performed on the aspects including accident types, occurring location and accident results. It turned out that, equipment and operation are main types of accidents. High-pressure coal slurry pump, DCS, slurry pipeline, gasifier burner, oxygen control valves, rod mill and scrubbing tower are the main occurring location to accidents. Gasifier shutdown and gasifier jump are the main results, equipment defect, violation operation and misoperation are important causes leading to accidents. Provides the preventive measures against accidents combined with the cause of the accident. Countermeasures and suggestions on prevention and control of coal-water slurry gasifier accidents are put forward from the following aspects: implementing the main responsibility of enterprise safety production, enhance the level of intrinsic safety, and improve the ability of emergency rescue.

water-coal slurry; gasification equipment; accidents; statistical; analysis

2016-08-24

金满平，工程师，注册安全工程师，2005年毕业于青岛科技大学化学工程专业，现在中国石化安全工程研究院从事化工过程安全技术研究方面的工作。